Kann mir jemand die kosmologische Konstante erklären?

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2 Antworten

die allgemeinen relativitätstheorie ohne kosmologische konstante beinhaltet keine stationäre lösung für das universum. es kann sich allerdings sowohl ausdehnen als auch zusammenziehen, das hängt ganz alleine  von den anfangsbedingungen ab.

also analogie dazu: genauso wie du einen ball im gravitationsfeld der hochwerfen kannst, und je nach der anfangsgeschwindigekeit fällt der irgendwann wieder zurück oder entkommt ins unendliche (wenn seine geschwindigkeit schneller war als die sog. fluchtgeschwindigkeit). der ball kann also zu einem bestimmten zeitpunkt sowohl gerade nach oben fliegen, oder wieder nach unten fallen. nur in der luft stehen, dass kann er nicht.

da Einstein meinte das universum müsse statisch sein (obwohl es dafür eigentlich gar keinen grund gab), führte er die kosmologische konstante ein, welche die anziehung durch die gravitation ausgleichen sollte und damit ein statisches universum ermöglichen (was allerdings so ganz nebenbei gesagt eh nicht funktioniert).

als man erkannte, dass das universum in der tat gar nicht statisch ist sondern sich ausdehnt, war diese argumentation für die einführung dieser kosmologische konstante hinfällig, und sie wurde wieder gestrichen. eigentlich war jedoch gerade das der fehler, denn, wie du selbst erkannt hast, steht die kosmologsiche konstante in keinem widerspruch zu einem sich ausdehnendem universum (und würde es auch nicht zu einem kontrahierenden sein). daher gab es überhaupt keinen grund sie zu streichen. die ursprüngliche argumentation warum sie ungleich 0 sein müsse war zwar nicht mehr da, aber es gab nach wie vor überhaupt keinen grund warum sie nicht ungleich 0 sein könnte.

durch die entdeckung der beschleunigten expansion war allerdings klar, dass die kosmologische konstante >0 sein muss. hätte man gemessen dass die expansion konstante wäre, hätte das genauso eine positive kosmologische konstante bedeutet, denn mit einer kosmologsichen konstante gleich 0 würden wir auf jeden fall nur eine verlangsamte expansion beobachten.

PS: vielleicht sollte ich noch dazu sagen, dass das "einführen" der kosmologsichen konstante, wie man meistens sagt, ein bisschen übertrieben klingt. der term mit der komsologischen konstante kommt in den Einstein-gleichung eh ganz natürlich vor, nur kann man die konstante einfach 0 setzen und dann ist der term weg. nur gab es nie einen grund davon auszugehen dass sie 0 sein müsse (und auch keinen grund davon auszugehen dass sie ungleich 0 sein müsse, man wusste es halt ganz einfach nicht).

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Kommentar von grtgrt
02.03.2017, 10:18

Da es sich bei der kosmologische Konstanten um eine Integrationskonstante handelt, scheint es wahrscheinlich, dass es für jede reelle Zahl K ein Universum geben könnte, das durch Einsteins Theorie dann am genauesten beschrieben wird, wenn man dort K als kosmologische Konstante annimmt.

FRAGE: Oder wäre als Integrationskonstante in solchem Kontext auch eine komplexe, nicht reelle Zahl erlaubt?

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Einstein ging von einem stationären Universum aus. Das ist natürich nur stabil, wenn es eine Abstoßung im großen Maßstab gibt, sonst würden die Massen anfangen, sich aufeinander zu zu beschleunigen.

Wenn das Universum sich ausdehnt, bremst die Gravitation diese Ausdehnung. Man muss sich "nur" noch fragen, ob das Universum eine Maximalgröße erreicht, um danach wieder zusammenzufallen, oder ob es sich unendlich weiter ausdehnt, wenn auch ständig verlangsamt.

Wenn die Ausdehnung sich im Gegenteil beschleunigt, muss sie das entgegen der Massenanziehung tun, und dafür brauchen wir wiederum eine Abstoßung.

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